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Extrait du SCAMRE

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Date de mise en ligne : mercredi 30 juin 2010

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Objectifs de recherche scientifique et de développement technologique

La recherche concerne en premier lieu les entraînements électriques, les groupes de production d'énergieélectrique et les réseaux de transport et de distribution, avec une évolution souhaitée vers le diagnostic et lamaintenance d'installations électriques complètes, industrielles ou tertiaires. L'effort de recherche s'exerceprincipalement dans deux directions riches sur le plan scientifique et, offrant des opportunités de collaborationsindustrielles, inter équipes et inter laboratoires.

Le travail scientifique global se développe autour de deux thèmes principaux de recherche :

- Simulation, Commande et analyse des réseaux électriques.

- Diagnostic et maintenance d’installations électriques

Le premier axe traitera le problème du développement concernant l'énergie électrique que sont la production, letransport, la distribution et la conversion (l'exploitation). Il est axé sur cinq directions complémentaires :

-La modélisation, l'optimisation et le pilotage des systèmes électriques et électromécaniques ;

-La sûreté des systèmes et des réseaux électriques ;

-Les nouvelles technologies dans les réseaux de transport ;

-Le développement des réseaux de distribution et réseaux spéciaux ;

-La qualité de l'énergie et de la production .

Son objectif est de faire progresser les connaissances sur les réseaux et les systèmes électriques qui secaractérisent par une grande complexité et diversité de structure et de comportement.L'établissement de modèles de comportement précis et fiables et de commande efficaces permet de mieux lesanalyser et de proposer des solutions aux divers problèmes pris depuis le contrôle temps réel jusqu'à laplanification.

L'analyse est donc faite à deux niveaux :L'aspect macroscopique est relatif à l'analyse de sécurité statique et dynamique, à l'impact des nouvelles technologies (FACTS, mesures synchronisées par GPS, etc.) sur l'amélioration des performances générales desréseaux (maîtrise des diverses dynamiques, amélioration de la sécurité, augmentation des limites d'exploitation duréseau, etc.), à l'optimisation et la gestion des réseaux de transport et de distribution ainsi qu'à l'analyse de laqualité et du contrôle de l'énergie distribuée.L'aspect microscopique est relatif à la modélisation et à la simulation des différents composants du réseaud’énergie électrique.

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La partie concernant La sûreté des systèmes et des réseaux électriques traitera des conséquences de la perte d'unouvrage du réseau (générateur, ligne, transformateur) sur la sécurité de l'ensemble du système de puissance et del'incidence des défauts des systèmes sur leur disponibilité, avec comme objectif la détection et la localisation desdéfauts, leur prédiction et leur prévention.

Pour les réseaux, les recherches qui seront entreprises dans ce thème concernent aussi bien l'aspect statique quedynamique. Les travaux en cours s'orientent en particulier sur la possibilité de traiter des milliers d'incidentspotentiels dans un laps de temps très court. La méthodologie développée est basée sur la recherche du modèleapproprié, associée à la sélection des incidents susceptibles de conduire à l'insécurité du système. Cette sélectionest multi-niveaux et se base sur des méthodes (fonction d'énergie transitoire, BCU, etc.).Les travauxs’orientent aussi autour de la détection et la localisation de défauts dans les réseaux HTA en présence deGED (Génération d’énergie dispersée).

Pour les systèmes, les travaux portent essentiellement actuellement sur la surveillance des entraînementsélectriques tant sur la partie électrique que mécanique. En s'appuyant sur sa connaissance approfondie de cessystèmes, de leur environnement.

La partie concernant les nouvelles technologies dans les réseaux électriques sera consacrée aux moyensnécessaires à l'amélioration de la sécurité de l'ensemble du système de puissance en particulier par l'utilisation des nouvelles technologies (FACTS). Il s'agît d'étudier les moyens susceptibles d'apporter des réponses aux limitationsactuelles du système de puissance (difficulté de construction de nouveaux ouvrages, accroissement des flux depuissance, interconnexion, fluctuation et stabilité de tension, stabilité dynamique et transitoire) en tenant compte deson évolution à court et à moyen termes.

Les aspects qui seront traités dans la partie concernent les réseaux de distribution et les réseaux spéciaux (réseauxinsulaires, réseaux d'usine, etc…) sont principalement l'optimisation de l'exploitation des réseaux de distribution en régime normal et d'incident et l'insertion de la production décentralisée dans les réseaux de distribution.

Dans la dernière partie de ce premier axe, on s'intéressera principalement à la qualité de la fourniture d'énergie parl'analyse de l'onde de tension. Les principaux problèmes concernent les harmoniques, les creux de tension et lesinterruptions de la fourniture d'énergie électrique. De plus, les aspects liés à une localisation de défaut dans lesréseaux électriques associée à une réalimentation rapide de la consommation sont également étudiés sous l'anglede la qualité.

Dans le second axe sera traité le problème du diagnostic et de la maintenance des réseaux électriques.

On sait que les réseaux d’énergie électrique et leurs équipements connaissent un processus devieillissement du fait des contraintes d’environnement et d’exploitation. Pendant leurs années defonctionnement, des mécanismes de défaillance des réseaux normalement en bon état deviennent actifs, sans queleur incidence ne soit perceptible au cours des premières années.

L’état du système se dégrade en continu jusqu’à ce que le paramètre de dégradation deviennemesurable. A ce stade, l’opérateur du réseau de transport et de distribution se trouve face à de nouvellesobligations :

· Optimiser l’utilisation de toutes les ressources.

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· Accroître les besoins d’entretien par l’utilisateur.

· Accroître l’efficacité énergétique par la baisse des coûts qui en résulte.

La bonne décision est donc une intégration complète de toutes les composantes du réseau – hommes etmachines. Des potentiels d’optimisation existent pour chaque réseau.

La détection et la localisation des défaillances en exploitation permettent de protéger les équipements et lespersonnes et facilite la maintenance corrective ; l'évaluation des contraintes d'exploitation et de l'état de vieillissement des matériaux et composants est une condition de la maintenance prédictive.

L’axe de recherche de cette partie s'exerce principalement dans quatre directions :

Etude de modèles permettant la détermination locale et globale des contraintes thermiques, mécaniques etélectriques dans un dispositif électrotechnique, en liaison avec son environnement et ses caractéristiquesstructurelles et technologiques (contraintes mécaniques ou points chauds dans un moteur électrique alimenté enMLI, contraintes dues à l'interaction des équipements connectés à une même réseau de distribution, etc.). Lesobjectifs sont de déterminer les points critiques sur lesquels devront se focaliser les concepteurs ou qu'il faudrainstrumenter pour prévenir des défaillances, de connaître l'impact du système considéré sur son environnement, etd'une manière plus générale de fournir des éléments d'optimisation au stade de la conception.

Ce thème fait largement appel aux compétences de l'ensemble des équipes dans l'étude des structures et desphénomènes physiques. Il doit contribuer à alimenter les recherches menées par les équipes CDI et Modélisationsur les outils de conception et de modélisation.

Analyse physique des principales causes de défaillance et des processus de vieillissement ; caractérisation etmodélisation. Cette connaissance du dispositif doit permettre de déterminer le type de grandeurs à surveiller, le choix optimum de capteurs nécessaires à la mise en évidence des dysfonctionnements, leur nombre et leuremplacement. Il est à la base de choix de conception et de stratégies de surveillance et de maintenance.

Mise en oeuvre et détermination des domaines d'application des méthodes de diagnostic basées sur lamodélisation mathématique des systèmes ou du signal. Renforcement des compétences et de l'expertise sur lesméthodes de diagnostic basées sur les connaissances (approche floue, apprentissage par réseaux de neurone,etc.), en particulier pour aborder efficacement le problème des systèmes de grande taille. Développement desmoyens expérimentaux et de simulation pour l'étude et la validation des méthodes de surveillance étudiées.

Mise en place de stratégies générales de conception, de maintenance, de diagnostic et de reconfiguration. Elless'appuient sur une analyse des conditions d'exploitation, une décomposition fonctionnelle du système considéré,une combinaison et une hiérarchisation des méthodes de diagnostic, des types de modèles et des connaissancesexploitées. Mise en place d'un cadre d'intégration des connaissances adapté à leur diversité, à leur complexité et aufait qu'elles sont fragmentaires et s'enrichissent continuellement.

Thèmes mis en œuvre : par équipe dans le cadre de l’agrément de votre laboratoire.

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Equipe 1- Maîtrise des technologies et de la maintenance de systèmes automatisés et des équipements industriels

Equipe 2- Conduite des puissances active et réactive des réseaux électriques. Application au réseau national.

Equipe 3- : Logiciel de simulation du comportement dynamique des réseaux électriques.

Equipe 4- Didactique en Génie Electrique -Application aux moteurs électriques.

Mots clés

Réseaux Electriques, Entraînements Electriques, Modélisation, Optimisation, Systèmes, Sûreté, Diagnostic,Maintenance, Analyse, Simulation, Commande, Production, Transport, Distribution, Conversion, Efficacité énergétique, Baisse des coûts

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